C++程序設(shè)計(jì)教程課件

第5章結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)5.1指針5.2數(shù)組5.3結(jié)構(gòu)體5.4文件了解指針和數(shù)組的概念掌握一維數(shù)組、二維數(shù)組、字符數(shù)組了解結(jié)構(gòu)體的概念及定義了解文件的概念和操作5.1指針5.1.1內(nèi)存的訪問方式5.1.3指針的定義5.1.2指針的基本概念5.1.4指針變量運(yùn)算符5.1.6指針與常量5.1.5指針的賦值5.1.7指針的運(yùn)算5.1指針5.1.1內(nèi)存的訪問方式計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器被劃分為一個(gè)個(gè)存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元按一定的規(guī)則編號(hào)，這個(gè)編號(hào)就是存儲(chǔ)單元的地址。地址編碼的最基本單位是字節(jié)，每個(gè)字節(jié)由8個(gè)二進(jìn)制位組成。計(jì)算機(jī)就是通過這種地址編號(hào)的方式來管理內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀寫和定位的。在C/C++程序中存取數(shù)據(jù)有兩種方法：一是通過變量名，二是通過變量地址。程序中聲明的變量是要占據(jù)一定的內(nèi)存空間的，例如短整型占2個(gè)字節(jié)，整型和長整型占4個(gè)字節(jié)。具有靜態(tài)生存期的變量在程序開始運(yùn)行之前就已經(jīng)被分配了內(nèi)存空間。在變量獲得內(nèi)存空間的同時(shí)，變量名也就成為相應(yīng)內(nèi)存空間的符號(hào)化名稱，在變量的整個(gè)生存期內(nèi)都可以通過變量名訪問該內(nèi)存空間。但是，若使用變量名不方便或者根本沒有變量名可用，這時(shí)就需要通過地址來訪問內(nèi)存單元。5.1指針5.1.2指針的基本概念指針是一種數(shù)據(jù)類型，保存指針類型數(shù)據(jù)的變量稱為指針變量。實(shí)際上，可以把指針變量看成一種特殊的變量，它用來存放某種類型變量的地址。如果一個(gè)指針變量存放了某個(gè)簡單變量的地址值，則在指針變量和簡單變量之間建立了“指向”關(guān)系。簡單地說，指針就是內(nèi)存地址，它的值表示被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)所在的地址，而不是被存儲(chǔ)的內(nèi)容。5.1指針5.1.3指針的定義語法格式：數(shù)據(jù)類型*標(biāo)識(shí)符其中“*”表示這里聲明的是一個(gè)指針類型的變量?！皵?shù)據(jù)類型”可以是任意類型，指的是指針?biāo)赶虻淖兞康念愋屠纾篿nt*ptr1;double*ptr2;在定義指針變量時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：①變量名前面的“*”表示該變量為指針變量，但“*”不是變量名的一部分。②指針變量只能指向同一類型的變量。如上例中ptr1只能指向整型變量，不能時(shí)而指向一個(gè)整型變量，時(shí)而又指向一個(gè)實(shí)型變量。5.1指針5.1.4指針變量運(yùn)算符&取地址運(yùn)算符。它返回的是變量的存儲(chǔ)單元地址。例如，使用&i可以得到變量i的存儲(chǔ)單元地址。*指針運(yùn)算符（或間接訪問運(yùn)算符），表示獲取指針變量所指向的變量的值。例如：inti=3,j;int*ptr;ptr=&i;j=*ptr;5.1指針5.1.5指針的賦值#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){inti;//聲明int類型變量iint*i_pointer;//聲明指向int類型變量的指針i_pointeri_pointer=&i;//取i的地址賦給i_pointeri=10;//int類型變量賦初值

cout<<"inti"<<i<<endl;//輸出int類型變量的值

cout<<"*inti_pointer="<<*i_pointer<<endl;//輸出i_pointer所指向地址的內(nèi)容

return0;}5.1指針5.1.6指針與常量略。5.1指針5.1.7指針的運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算

int*p;//p=3000Hp++;//p=3004Hp--;//p=2FFC（p--之前p=3000）。關(guān)系運(yùn)算

if（p1==p2）cout<<"twopointersareequal.\n“;5.2數(shù)組5.2.1數(shù)組的概念5.2.3二維數(shù)組5.2.2一維數(shù)組5.2.4字符數(shù)組5.2數(shù)組5.2.1數(shù)組的概念數(shù)組是一種重要的構(gòu)造數(shù)據(jù)類型。一個(gè)數(shù)組可以分解為多個(gè)數(shù)組元素，這些數(shù)組元素可以是基本數(shù)據(jù)類型或構(gòu)造類型。按數(shù)組元素的類型不同，數(shù)組可分為數(shù)值數(shù)組、字符數(shù)組、指針數(shù)組、結(jié)構(gòu)數(shù)組等各種類別；按維數(shù)劃分，數(shù)組又可分為一維數(shù)組、二維數(shù)組和多維數(shù)組。數(shù)組是一組同類型存儲(chǔ)單元的集合。數(shù)組中的存儲(chǔ)單元稱為數(shù)組元素，通常用數(shù)組名和下標(biāo)來唯一地標(biāo)識(shí)數(shù)組元素。數(shù)組元素的下標(biāo)從0開始計(jì)數(shù)，表示數(shù)組元素在數(shù)組中的位置序號(hào)（索引號(hào)）。5.2數(shù)組5.2.2一維數(shù)組定義

格式：數(shù)據(jù)類型數(shù)組名[常量表達(dá)式];

說明：（1）數(shù)組名的命名規(guī)則和變量名相同，遵循標(biāo)識(shí)符命名規(guī)則。（2）數(shù)組說明符方括號(hào)中的常量表達(dá)式可以包括常量、常變量和符號(hào)常量，表示數(shù)組中的存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)，即數(shù)組的長度。存儲(chǔ)單元的類型由類型標(biāo)識(shí)符定義。（3）數(shù)組中的存儲(chǔ)單元稱為數(shù)組元素。數(shù)組元素用數(shù)組名和下標(biāo)來標(biāo)識(shí)。數(shù)組元素下標(biāo)也稱索引號(hào)，即數(shù)組元素在數(shù)組中的位置。C/C++規(guī)定數(shù)組元素的下標(biāo)從0開始計(jì)數(shù)，范圍為0～常量表達(dá)式-1。5.2數(shù)組5.2.2一維數(shù)組存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

定義數(shù)組后，該數(shù)組在內(nèi)存中就被分配了一段連續(xù)的存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)就是數(shù)組的長度，每個(gè)存儲(chǔ)單元的大小由定義數(shù)組時(shí)的類型標(biāo)識(shí)符決定。例如：ints[5];5.2數(shù)組5.2.2一維數(shù)組初始化

（1）數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)與數(shù)組長度相等例如：inta[5]={1,2,3,4,5};等價(jià)于：a[0]=1,a[1]=2,a[2]=3,a[3]=4,a[4]=5;（2）數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)少于數(shù)組長度例如：inta[5]={1,2,3};等價(jià)于：a[0]=1,a[1]=2,a[2]=3,a[3]=0,a[4]=0;（3）省略常量表達(dá)式，則數(shù)組長度由數(shù)據(jù)元素的個(gè)數(shù)確定例如：inta[]={1,2,3,4,5};等價(jià)于：a[0]=1,a[1]=2,a[2]=3,a[3]=4,a[4]=5;5.2數(shù)組5.2.2一維數(shù)組輸入輸出

#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){inti,a[10];for(i=0;i<10;i++)cin>>a[i];for(i=0;i<10;i++)cout<<a[i]<<"";return0;}5.2數(shù)組5.2.2一維數(shù)組順序查找

#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){inti,k,a[10]={7,1,3,9,4,2,8,10,6,5};cout<<"請輸入要查詢的數(shù)：";

cin>>k;cout<<"要查詢的數(shù)的下標(biāo)為："<<endl;for(i=0;i<10;i++)if(a[i]==k)cout<<i<<endl;return0;}5.2數(shù)組5.2.2一維數(shù)組折半查找

基本思想：設(shè)三個(gè)變量low,high和mid分別代表有序表(升序)的表頭，表尾及中間元素的下標(biāo)。查找時(shí)，變量的初值分別為：low=0、high=n-1、mid=(low+high)/2。從表的中間元素開始，用k和r[mid]比較：若r[mid]==k，則查找成功若r[mid]>k，則令high=mid-1若r[mid]<k，則令low=mid+1若low>high，則查找失敗例如:{

5

,

13

,

19

,

21

,

37

,

56

,

64

,

75

,

80

,

88

,

92

}分別討論k=21和k=85時(shí)的情況5.2數(shù)組5.2.2一維數(shù)組折半查找

#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){inta[10]={5,13,19,21,37,56,64,75,80,88,92},k=21,low=0,high=9,mid;while(low<=high){mid=(low+high)/2;if(a[mid]==k)break;elseif(a[mid]<k)low=mid+1;elsehigh=mid-1;}if(low<=high)cout<<mid;elsecout<<"SearchFailure!";return0;}5.2數(shù)組5.2.2一維數(shù)組冒泡排序

比較相鄰的兩個(gè)數(shù)組元素，如果存在逆序，即與所要求的排序順序相反，則交換這兩個(gè)數(shù)組元素，也就是依次比較a[0]和a[1]、a[1]和a[2]、a[2]和a[3]、…、a[n-2]和a[n-1]，經(jīng)過n-1次比較后，最小的數(shù)存放在a[n-1]中，上述過程稱之為“一趟”排序；接下來，對剩下的n-1個(gè)數(shù)重復(fù)上述過程……經(jīng)過n-1趟排序后，所有元素都在正確的位置上。5.2數(shù)組5.2.3二維數(shù)組定義

格式：數(shù)據(jù)類型數(shù)組名[常量表達(dá)式1][常量表達(dá)式2];

說明：（1）數(shù)組名的命名規(guī)則和變量名相同，遵循標(biāo)識(shí)符命名規(guī)則。（2）常量表達(dá)式1和常量表達(dá)式2可以是常量、常變量和符號(hào)常量，但不能是變量。（3）數(shù)組元素有兩個(gè)下標(biāo)，第一個(gè)下標(biāo)的范圍是0～常量表達(dá)式1-1，第二個(gè)下標(biāo)的范圍是0～常量表達(dá)式2-15.2數(shù)組5.2.3二維數(shù)組存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與一維數(shù)組一樣，系統(tǒng)也為二維數(shù)組在內(nèi)存中分配了一片連續(xù)的存儲(chǔ)單元，數(shù)組元素按行優(yōu)先的順序依次存放。例如：ints[3][4];5.2數(shù)組5.2.3二維數(shù)組初始化（1）數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)與數(shù)組元素個(gè)數(shù)相同①數(shù)據(jù)按行的順序用花括號(hào)“{}”括起來例如：inta[2][3]={{1,4,5},{6,7,8}};等價(jià)于：a[0][0]=1,a[0][1]=4,a[0][2]=5,a[1][0]=6,a[1][1]=7,a[1][2]=8;②數(shù)據(jù)不按行分組，按二維數(shù)組在內(nèi)存中的存儲(chǔ)順序?qū)?shù)組元素進(jìn)行初始化

例如：inta[2][3]={1,4,5,6,7,8};等價(jià)于：a[0][0]=1,a[0][1]=4,a[0][2]=5,a[1][0]=6,a[1][1]=7,a[1][2]=8;5.2數(shù)組5.2.3二維數(shù)組初始化（2）數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)少于數(shù)組元素個(gè)數(shù)①數(shù)據(jù)按行的順序用花括號(hào)“{}”括起來例如：inta[2][3]={{1},{2,5}};等價(jià)于：a[0][0]=1,a[0][1]=0,a[0][2]=0,a[1][0]=2,a[1][1]=5,a[1][2]=0;②數(shù)據(jù)不按行分組，按二維數(shù)組在內(nèi)存中的存儲(chǔ)順序?qū)?shù)組元素進(jìn)行初始化例如：inta[2][3]={1,2,5};等價(jià)于：a[0][0]=1,a[0][1]=2,a[0][2]=5,a[1][0]=0,a[1][1]=0,a[1][2]=0;5.2數(shù)組5.2.3二維數(shù)組初始化（3）省略第一維（行）的長度①例如：inta[][4]={{1,2,3,4},{5},{0},{0,7}};系統(tǒng)按數(shù)據(jù)組數(shù)確定數(shù)組第一維的長度為4②例如：inta[][4]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14};系統(tǒng)會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)和第二維（列）的長度確定第一維（行）的長度5.2數(shù)組5.2.3二維數(shù)組輸入輸出#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){inti,j,a[2][3];for(i=0;i<2;i++)for(j=0;j<3;j++)cin>>a[i][j];for(i=0;i<2;i++){for(j=0;j<3;j++)cout<<a[i][j]<<"";cout<<endl;}return0;}5.2數(shù)組5.2.3二維數(shù)組舉例#include<iostream>usingnamespacestd;#defineM20intmain(){inta[M][M],i,j,n;cout<<"請輸入楊輝三角形的行數(shù)：";cin>>n;

for(i=0;i<n;i++){a[i][0]=1;a[i][i]=1;}for(i=2;i<n;i++)for(j=1;j<i;j++)a[i][j]=a[i-1][j-1]+a[i-1][j];for(i=0;i<n;i++){cout<<"\n";for(j=0;j<=i;j++)cout<<a[i][j]<<"\t";}return0;}5.2數(shù)組5.2.4字符數(shù)組字符常量和字符串常量普通字符常量就是用單引號(hào)標(biāo)引起來的一個(gè)字符，如'a'和'1'就是合法的字符常量。字符數(shù)據(jù)在內(nèi)存中占一個(gè)字節(jié)，以ASCII形式存儲(chǔ)。字符串常量是用雙引號(hào)標(biāo)引起來的多個(gè)字符，如"ncepu"和"teacher"就是合法的字符串常量。為了方便處理，編譯系統(tǒng)會(huì)在字符串最后自動(dòng)加一個(gè)'\0'作為字符串的結(jié)束標(biāo)志。因此存儲(chǔ)在內(nèi)存中的字符串常量"ncepu"占6個(gè)字節(jié)。字符串中的每個(gè)字符也是以ASCII形式存儲(chǔ)的。'\0'是一個(gè)轉(zhuǎn)義字符，代表ASCII值為0的字符，它作為字符串的結(jié)束標(biāo)志。5.2數(shù)組5.2.4字符數(shù)組定義字符數(shù)組是指數(shù)組元素類型為字符型的數(shù)組。也就是說在定義一維和二維數(shù)組時(shí)，若類型標(biāo)識(shí)符為char，則定義的數(shù)組就是字符數(shù)組。例如：chara[10],b[3][4];字符型數(shù)組在內(nèi)存中也占一片連續(xù)的存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元是一個(gè)字節(jié)，可以存儲(chǔ)一個(gè)字符。因此可以利用字符數(shù)組來存放和處理字符串。5.2數(shù)組5.2.4字符數(shù)組初始化（1）用字符常量初始化字符數(shù)組①數(shù)組長度等于字符常量的個(gè)數(shù)例如：chara[8]={'t','e','a','c','h','e','r','\0'};②數(shù)組長度大于字符常量的個(gè)數(shù)

例如：chara[10]={'t','e','a','c','h','e','r'};等價(jià)于：chara[10]={'t','e','a','c','h','e','r','\0','\0','\0'};5.2數(shù)組5.2.4字符數(shù)組初始化（2）用字符串常量初始化字符數(shù)組①數(shù)組長度等于字符常量的個(gè)數(shù)例如：chara[8]={"teacher"};

等價(jià)于：chara[]="teacher";②數(shù)組長度大于字符常量的個(gè)數(shù)

例如：chart[10]="teacher";等價(jià)于：chart[10]={'t','e','a','c','h','e','r','\0','\0','\0'};5.2數(shù)組5.2.4字符數(shù)組輸入輸出（1）逐個(gè)字符輸入/輸出#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){chart[3][5]={{'','','*','',''},{'','*','*','*',''},{'*','*','*','*','*'}};inti,j;for(i=0;i<3;i++){cout<<"\n";for(j=0;j<5;j++)cout<<t[i][j];//輸出數(shù)組元素t[i][j]的值

}return0;}5.2數(shù)組5.2.4字符數(shù)組輸入輸出（2）將整個(gè)字符串一次性輸入/輸出#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){chara[6];cin>>a;cout<<a;return0;}5.2數(shù)組5.2.4字符數(shù)組字符串處理函數(shù)（1）字符串連接函數(shù)strcat

#include<iostream>#include<cstring>usingnamespacestd;intmain(){charstr1[20]="Iama";charstr2[]="student";strcat(str1,str2);cout<<str1;return0;}5.2數(shù)組5.2.4字符數(shù)組字符串處理函數(shù)（2）字符串復(fù)制函數(shù)strcpy#include<iostream>#include<cstring>usingnamespacestd;intmain(){chara[]="student",b[]="asd";strcpy(a,b);cout<<a;return0;}5.2數(shù)組5.2.4字符數(shù)組字符串處理函數(shù)（3）字符串比較函數(shù)strcmp#include<iostream>#include<cstring>usingnamespacestd;intmain(){charstr1[]="China",str2[]="China";cout<<strcmp(str1,str2);return0;}5.2數(shù)組5.2.4字符數(shù)組字符串處理函數(shù)（4）字符串長度函數(shù)strlen#include<iostream>#include<cstring>usingnamespacestd;intmain(){chars1[10]={'a','\0','B','C','\0','D'};chars2[]="\t\v\\\0will\n";chars3[]="\x69\092\n";cout<<strlen(s1)<<endl;cout<<strlen(s2)<<endl;cout<<strlen(s3)<<endl;return0;}5.2數(shù)組5.2.4字符數(shù)組字符串處理函數(shù)（5）大寫字符變小寫字符函數(shù)strlwr（6）小寫字符變大寫字符函數(shù)strupr#include<iostream>#include<cstring>usingnamespacestd;intmain(){charstr[10]="Ncepu";cout<<strlwr(str)<<endl;cout<<strupr(str)<<endl;return0;}5.3結(jié)構(gòu)體5.3.1概念及定義5.3.3結(jié)構(gòu)體嵌套5.3.2成員訪問5.3結(jié)構(gòu)體5.3.1概念及定義結(jié)構(gòu)體是一種根據(jù)實(shí)際需要自定義的數(shù)據(jù)類型，可以容納不同類型的數(shù)據(jù)。在C語言中的結(jié)構(gòu)體只能自定義數(shù)據(jù)類型，不允許有函數(shù)，而C++中的結(jié)構(gòu)體可以加入成員函數(shù)。C++中聲明結(jié)構(gòu)體的方式和聲明類的方式大致相同，結(jié)構(gòu)體中既可以包含成員函數(shù)，也可以定義成員變量；定義了結(jié)構(gòu)體之后，可以用結(jié)構(gòu)體名來創(chuàng)建對象。不同的是，結(jié)構(gòu)體定義中默認(rèn)情況下的成員是public，而類定義中默認(rèn)情況下的成員是private。盡管結(jié)構(gòu)體可以包含成員函數(shù)，但一般很少這樣做。所以，通常情況下結(jié)構(gòu)體聲明只會(huì)聲明成員變量。5.3結(jié)構(gòu)體5.3.1概念及定義定義（1）先定義結(jié)構(gòu)體類型再單獨(dú)進(jìn)行變量定義structStudent{intCode;charName[20];charSex;intAge;};StudentStu;StudentStu[10];Student*pStru;5.3結(jié)構(gòu)體5.3.1概念及定義定義（2）緊跟在結(jié)構(gòu)體類型說明之后定義structStudent{intCode;charName[20];charSex;intAge;}Stu,Stu[10],*pStu;5.3結(jié)構(gòu)體5.3.1概念及定義定義（3）在說明一個(gè)無名結(jié)構(gòu)體變量的同時(shí)直接定義struct{intCode;charName[20];charSex;intAge;}Stu,Stu[10],*pStu;5.3結(jié)構(gòu)體5.3.1概念及定義定義（4）使用typedef說明一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量之后再用新類名來定義變量typedefstruct{intCode;charName[20];charSex;intAge;}Student;StudentStu,Stu[10],*pStu;5.3結(jié)構(gòu)體5.3.2成員訪問“.”：結(jié)構(gòu)運(yùn)算符“->”：結(jié)構(gòu)指針運(yùn)算符用于結(jié)構(gòu)體變量成員的訪問用于結(jié)構(gòu)體指針變量成員訪問5.3結(jié)構(gòu)體5.3.3結(jié)構(gòu)體嵌套structCosts{doublewholesale;doubleretail;};structItem{stringpartNum;stringdescription;Costspricing;};5.4文件5.4.1文件的概念5.4.3文件的打開與關(guān)閉5.4.2文件流對象5.4.4對文本文件的操作5.4.6與文件指針有關(guān)的成員函數(shù)5.4.5對二進(jìn)制文件的操作5.4.7隨機(jī)訪問二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件5.4文件5.4.1文件的概念在C/C++中，經(jīng)常要對數(shù)據(jù)文件進(jìn)行處理。根據(jù)文件中數(shù)據(jù)的組織形式，可將其分為文本文件和二進(jìn)制文件兩種。文本文件的每一個(gè)字節(jié)存放一個(gè)ASCII值，代表一個(gè)字符。二進(jìn)制文件是把內(nèi)存中的數(shù)據(jù)按其在內(nèi)存中的存儲(chǔ)形式原樣輸出到硬盤上存放。字符信息在內(nèi)存中以ASCII值形式存放，因此，無論是用文本文件輸出還是用二進(jìn)制文件輸出，其數(shù)據(jù)形式是一樣的。5.4文件5.4.2文件流